用于将由再循环的废弃塑料生产的热解油转化为原始烯烃和石化中间体的真正循环解决方案的催化裂化方法技术

用于生产原材料和用于生产真正循环聚合物的方法和系统。该系统和方法可以包括在第一反应器系统中用催化剂混合物加工废物衍生的烃流(诸如废弃塑料热解油)，和在第二反应器系统中用催化剂混合物加工化石基原料。催化剂混合物可以从公共催化剂再生器供应到第一反应器系统和第二反应器系统中的每一个。可以从第二反应器系统中回收包含化石基烃产物的流出物，并且可以从第一反应器系统中回收包含废物衍生的烃产物的流出物。在分离之后，可以将来自第一反应器系统和第二反应器系统中的每一个的废催化剂返回到公共催化剂再生器。个的废催化剂返回到公共催化剂再生器。个的废催化剂返回到公共催化剂再生器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将由再循环的废弃塑料生产的热解油转化为原始烯烃和石化中间体的真正循环解决方案的催化裂化方法


[0001]本专利技术的实施例一般地涉及回收废材料，诸如塑料废物。更具体地，本文的实施例涉及提供用于将使用寿命结束的塑料材料返回到可以用于生产新塑料材料和组合物的烯烃和化学中间体中的真正循环解决方案的系统和方法。

技术介绍

[0002]废弃塑料的热解通过将用过的塑料转化为有价值的分子来从用过的塑料中回收有价值的碳和氢元素，该有价值的分子可以改质为新的化学中间体并由此转化为全新的消费材料。由于该工艺有可能将使用后的塑料重复再循环为新材料，因此通过该工艺生产的聚合物被称为循环聚合物。这导致垃圾填埋场和环境中的塑料废物减少，并取代了等量化石原料的消耗。然而，有几个因素影响了该再循环路线的经济可行性。
[0003]源自塑料废物热解的液体油产物可能无法进给，或者在进给至液体蒸汽裂化器之前可能需要进行处理或调节。在作为进料直接加入蒸汽裂化炉之前，高水平的氮、氯、单烯烃和二烯烃以及污染物(诸如铁和钙)可能需要附加的考虑或调整。为了使该原料蒸汽裂化做好准备，这可能需要加氢处理步骤作为一种可能的解决方案，诸如首先使二烯烃饱和，之后在氢化处理之前使单烯烃饱和。然而，这些步骤需要氢气供应、增加多个高压反应器、相关联的投资(如果没有容器)和操作成本。
[0004]这种方法的另一种选择是通过将其与裂化器的常规石脑油原料混合来稀释热解油的性质的负面影响。然而，由热解油的裂化产生的烯烃和石化中间体将与常规石脑油中的烯烃和石化中间体混合在一起，并且只占最终烯烃产物的一小部分，需要认证为具有基于物料平衡方法的特定的循环含量。然而，稀释/与新的烃进料混合只是过渡性的解决方案，而不是循环塑料经济的可行的长期的解决方案。
[0005]影响塑料再循环的可行性的另一个因素是通过经济实惠的渠道可获得的塑料废物原料的体积是有限的。由于基础设施和物流的限制，每个地理位置中的用于再循环的可使用的塑料的量是有限的。目前可用的大多数的塑料热解工艺技术被设计为每列火车每天处理不超过50吨的塑料。这不仅取决于规模放大的限制，而且取决于废塑料的可用性。在这种规模下，如果将从这些单元中的一个单元生产的热解油(相当于每年13000公吨的体积)进给至世界规模的石脑油裂化器中，它将仅包含单个蒸汽裂化加热器的总进料的2重量％。预计废弃塑料热解单元的能力在未来将增长到在1000至2000吨/天的塑料进料的范围内的更大的规模。然而，即使在这些较高的生产能力下，所得的原料对石脑油裂化器的贡献也只是蒸汽裂化器的总进料的一小部分。因此，所得的产物将不会是100％循环的，而是所得的产物将具有非常小百分比的循环成分。
[0006]获取的塑料废物的成本以及与进行分类和清洗为适用于热解的原料的相关联的成本也很高。许多提议的工艺对于进料变化和污染物含量并不灵活，需要大量的分类和清洗来生产可用的原料。为了解决液体石脑油裂化器的热解油原料的质量和污染问题，许多
公司要么使用昂贵的清洁和纯的再循环塑料原料(诸如纯PE或PP)到热解单元，要么对其进行加氢处理和氢化处理，或者使用稀释效应通过将热解油与大得多的体积的化石衍生的石脑油进行共混。然而，即使在较高的生产能力下，诸如约3800桶/天，对热解油进行加氢处理和氢化处理以使进料适合于典型的蒸汽裂化单元仍然是不经济的。
[0007]影响塑料再循环的其他因素是塑料热解单元的设计生产能力通常较小，没有利用规模经济，并且所需的产物加工水平导致高的相关联的操作和资本成本。发送的热解油产物的体积和质量、进一步加工所需的准备以及对现有操作的影响使得难以与现有的下游设施集成。此外，当与化石基产物混合时，来自热解产物的销售收益与加工成本相比通常是不利的，并且还可能根据不同塑料热解衍生产物的可用市场和定价而波动。

技术实现思路

[0008]本文的实施方案涉及解决将由废物材料(诸如塑料)的热解生成的热解油转化回至有用的原始烯烃和石化中间体中的一个或多个挑战的系统和方法。在一个或多个实施例中，该系统和方法可以为塑料废物再循环提供真正循环的解决方案。
[0009]在一方面，本文公开的实施方案涉及一种生产用于生产真正循环聚合物的原材料的方法。该方法可以包括在第一反应器系统中用催化剂混合物加工废物衍生的烃流(诸如废弃塑料热解油)，以及在第二反应器系统中用催化剂混合物加工化石基原料。催化剂混合物可以从公共催化剂再生器中供应到第一反应器系统和第二反应器系统中的每一个。该方法还可以包括从第二反应器系统中回收包含化石基烃产物的流出物，和从第一反应器系统中回收包含废物衍生的烃产物的流出物。在将流出物中的烃与催化剂分离之后，该方法可以包括将来自第一反应器系统和第二反应器系统中的每一个的废催化剂返回到公共催化剂再生器。
[0010]在各种实施方案中，该方法可以包括使从第一反应器系统中回收的化石基烃产物与从第二反应器系统中回收的废物衍生的烃产物保持分离。进一步的实施方案可以包括将从废物衍生的烃产物中回收的烯烃馏分进给至聚合系统以生产循环聚合物。此外，该方法可以包括热解包含塑料、轮胎或其他聚合物材料的废弃物流，以生产废弃塑料热解油。在另外的实施方案中，该方法可以包括将废物衍生的烃产物中的一种或多种，或由废物衍生的烃产物的加工产生的废物衍生的单体直接或间接进给至聚合过程以生产循环聚合物。
[0011]在另一方面，本文的实施方案涉及一种将废弃塑料转化为原料以生产塑料的方法。该方法可以包括热解废弃聚合物原料以生产废弃塑料热解油。催化剂混合物可以在催化剂再生器中再生，该催化剂混合物包含第一催化剂和第二催化剂。催化剂混合物的一部分可以进给至第一反应器系统，催化剂混合物的另一部分可以进给至第二反应器系统。在第一反应器系统中，化石基原料可以与催化剂混合物接触，以裂化化石基原料的一部分，以生产包含化石衍生的烯烃、第一催化剂和第二催化剂的第一流出物。在第二反应器系统中，可以在反应器中使废弃塑料热解油与浓缩的催化剂混合物接触，以裂化废弃塑料热解油的一部分，其中浓缩的催化剂混合物包含进给至第二反应器系统的催化剂混合物的一部分和另外的第二催化剂，因此第二反应器系统中的催化剂混合物具有比催化剂再生器或第一反应器系统中的催化剂混合物更高浓度的第二催化剂。在第二反应器系统中的接触生产了第二反应器流出物，该第二反应器流出物包含废物衍生的烯烃和其他烃、第一催化剂和第二
催化剂。然后，可以分离第二反应器流出物以生产包含第一催化剂、废物衍生的烯烃和其他烃的第一物流，和包含第二催化剂的第二物流。第二物流可以作为另外的第二催化剂进给至第二反应器，从而在第二反应器系统内浓缩第二催化剂。可以分离第一流出物以回收(i)废第一催化剂和废第二催化剂的混合物和(ii)包含化石衍生的烯烃的第一反应器系统产物物流。可以分离第一物流(来自第二反应器的流出物和废第一催化剂)以回收(i)废第一催化剂和(ii)包含废物衍生的烯烃和其他废物衍生的烃的第二反应器系统产物物流。该方法还可以包括将(i)废第一催化剂和废第二催化剂的混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】被认为是新的并希望受到专利保护的是：1.一种生产用于生产真正循环聚合物的原材料的方法，所述方法包括：在第一反应器系统中用催化剂混合物加工废弃塑料热解油；在第二反应器系统中用所述催化剂混合物加工化石基原料；从公共催化剂再生器向所述第一反应器系统和所述第二反应器系统中的每一个供应所述催化剂混合物；从所述第二反应器系统中回收包含化石基烃产物的流出物；从所述第一反应器系统中回收包含废物衍生的烃产物的流出物；和将来自所述第一反应器系统和所述第二反应器系统中的每一个的废催化剂返回到所述公共催化剂再生器。2.根据权利要求1所述的方法，还包括使从所述第一反应器系统中回收的所述化石基烃产物与从所述第二反应器系统中回收的所述废物衍生的烃产物保持分离。3.根据权利要求2所述的方法，还包括将从所述废物衍生的烃产物中回收的烯烃馏分进给至聚合系统中以生产循环聚合物。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括热解包含塑料、轮胎或其他聚合物材料的废弃物流以生产所述废弃塑料热解油。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括将所述废物衍生的烃产物或由所述废物衍生的烃产物的加工产生的废物衍生的单体中的一种或多种直接或间接地进给至聚合过程以生产循环聚合物。6.一种用于将废弃塑料转化为原料以生产塑料的方法，所述方法包括：热解废弃聚合物原料以生产废弃塑料热解油；在催化剂再生器中再生催化剂混合物，所述催化剂混合物包含第一催化剂和第二催化剂；将所述催化剂混合物的一部分进给至第一反应器系统；将所述催化剂混合物的一部分进给至第二反应器系统；在所述第一反应器系统中，使化石基原料与所述催化剂混合物接触，以裂化所述化石基原料的一部分以生产包含化石衍生的烯烃、第一催化剂和第二催化剂的第一流出物；在所述第二个反应器系统中：在反应器中使所述废弃塑料热解油与浓缩的催化剂混合物接触，以裂化所述废弃塑料热解油的一部分，其中所述浓缩的催化剂混合物包含进给至所述第二反应器系统的所述催化剂混合物的一部分和另外的第二催化剂，因此在所述第二反应器系统中的所述催化剂混合物比在所述催化剂再生器或所述第一反应器系统中的催化剂混合物具有更高浓度的第二催化剂，并且其中所述接触生产了包含废物衍生的烯烃和其他烃、所述第一催化剂和所述第二催化剂的第二反应器流出物；分离所述第二反应器流出物以生产包含所述第一催化剂、所述废物衍生的烯烃和其他烃的第一物流，和包含所述第二催化剂的第二物流；将所述第二物流作为所述另外的第二催化剂进给至所述第二反应器，从而在所述第二反应器系统内浓缩所述第二催化剂；分离所述第一流出物以回收(i)废第一催化剂和废第二催化剂的混合物和(ii)包含所述化石衍生的烯烃的第一反应器系统产物物流；
分离所述第一物流以回收(i)废第一催化剂和(ii)包含所述废物衍生的烯烃和其他废物衍生的烃的第二反应器系统产物物流；和将(i)所述废第一催化剂和所述废第二催化剂的所述混合物和(ii)所述废第一催化剂中的每一种进给至所述催化剂再生器。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一催化剂包含选自由无定形二氧化硅氧化铝、Y
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型沸石、X
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型沸石、β沸石、MOR沸石、丝光沸石、八面沸石、纳米晶体沸石和MCM介孔材料组成的组中的一种或多种。8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述第二催化剂包含以下各项中的一种或两种：选自由中孔沸石和五硅酸盐族沸石组成的组的添加剂型裂化催化剂或添加剂型裂化催化剂的混合物；或选自由MgO、CaO、CeO2、MgTiO3、CaTiO3、Li2Ti2O7和ZnTiO3、Ca/Mg、硼、基于稀土的捕集添加剂或低氯FCC催化剂组成的组的污染物捕集添加剂或污染物捕集添加剂的混合物。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，还包括：将所述第一反应器系统产物物流进给至第一分馏系统，以分离所述第一反应器系统产物物流，以回收两种或更多种化石衍生的烃馏分；和将所述第二反应器系统产物物流进给至第二分馏系统，以分离所述第二反应器系统产物物流，以回收两种或更多种废物衍生的烃馏分。10.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述两种或更多种废物衍生的烃馏分中的一种或多种，或由所述两种或更多种废物衍生的烃馏分中的一种或多种的加工产生的单体中的一种或多种直接或间接进给至聚合过程中以生产循环聚合物。11.根据权利要求6至10中任一项所述的将废弃塑料转化为原料以生产塑料的方法，其中：所述热解包括热解废弃聚合物原料以生产废弃塑料热解油，所述废弃塑料热解油具有一定浓度的选自由铁、钙、铜、钾、镁、钠、硅、钛、锌和氯组成的组的一种或多种污染物；包含第一催化剂和第二催化剂的所述催化剂混合物包含被配置为捕集一种或多种污染物的第二催化剂；在所述第二反应器系统中的所述接触包括：在第一级反应器中使所述废弃塑料热解油与浓缩的催化剂混合物接触，以从所述废弃塑料热解油中除去污染物并裂化所述废弃塑料热解油的一部分，其中所述浓缩的催化剂混合物包含进给至所述第二反应器系统的所述催化剂混合物的一部分和另外的第二催化剂，因此所述第一级反应器中的所述催化剂混合物具有比所述催化剂再生器中的所述催化剂混合物更高浓度的第二催化剂，并且其中所述接触生产了第一级反应器流出物，所述第一级反应器流出物包含具有降低的污染物浓度的经处理的废弃塑料热解油、所述第一催化剂和含有捕集的污染物的所述第二催化剂；分离所述第一级反应器流出物以生产包含所述第一催化剂和具有降低的污染物浓度的所述经处理的废弃塑料热解油的第一物流，和包含所述第二催化剂的第二物流；将所述第二物流作为所述另外的第二催化剂进给至所述第一级反应器中，从而在所述第一级反应器内浓缩所述第二催化剂；和
将所述第一物流进给至第二级反应器，以裂化所述经处理的废弃塑料热解油，以回收包含废催化剂、废物衍生的烯烃和其他废物衍生的烃的第二级反应器流出物；和其中分离所述第一物流包括分离所述第二级反应器流出物以回收(i)废催化剂和(ii)包含所述废物衍生的烯烃和其他废物衍生的烃的第二级反应器系统产物物流。12.根据权利要求11所述的方法，还包括使从所述第一反应器系统中回收的所述化石基烃馏分与从所述第二反应器系统中回收的废物衍生的烃产物保持分离。13.根据权利要求11所述的方法，还包括将从所述废物衍生的烃产物中回收的一种或多种烃馏分进给至所述第二反应器系统的所述第一反应器。14.根据权利要求11所述的方法，还包括将从所述废物衍生的烃产物中回收的一种或多种烃馏分进给至所述第二反应器系统的所述第二反应器。15.根据权利要求11所述的方法，还包括从所述第一反应器中抽出所述第二催化剂的一部分。16.一种用于将废弃塑料材料转化成用于生产循环聚合物的单体的方法，所述方法包括：热解废弃聚合物原料以生产废弃塑料热解油，所述废弃塑料热解油具有一定浓度的选自由铁、钙、铜、钾、镁、钠、硅、钛、锌和氯组成的组的一种或多种污染物；在催化剂再生器中再生催化剂混合物，所述催化剂混合物包含第一催化剂和第二催化剂，其中所述第二催化剂被配置为捕集所述一种或多种污染物；将所述催化剂混合物的一部分进给至第一反应器系统；将所述催化剂混合物的一部分进给至第二反应器系统；在所述第一反应器系统中：在第一反应器中使所述废弃塑料热解油与浓缩的催化剂混合物接触，以从所述废弃塑料热解油中除去污染物并裂化所述废弃塑料热解油的一部分，其中所述浓缩的催化剂混合物包含进给至所述第一反应器系统的所述催化剂混合物的一部分和另外的第二催化剂，因此所述第一反应器系统中的所述催化剂混合物具有比所述催化剂再生器中的所述催化剂混合物更高浓度的第二催化剂，并且其中所述接触生产了第一反应器流出物，所述第一反应器流出物包含具有降低的污染物浓度的经处理的废弃塑料热解油、所述第一催化剂和含有捕集的污染物的所述第二催化剂；分离所述第一反应器流出物以生产包含所述第一催化剂和具有降低的污染物浓度的所述经处理的废弃塑料热解油的第一物流，和包含所述第二催化剂的第二物流；将所述第二物流作为所述另外的第二催化剂进给至所述第一反应器，从而在所述第一反应器系统内浓缩所述第二催化剂；和将所述第一物流进给至分离系统以回收包含废第一催化剂的第一分离流出物和包含所述经处理的废弃塑料热解油的第二分离流出物；将第二分离流出物进给至分馏系统，以将所述经处理的废弃热解油分馏成三种或更多种烃馏分，所述三种或更多种烃馏分包括轻质烯烃馏分、石脑油馏分和经处理的热解油馏分；将所述石脑油馏分和所述经处理的热解油馏分中的至少一种进给至第二反应器系统，在所述第二反应器系统中，使所述石脑油馏分和所述重油馏分中的至少一种与所述催
化剂混合物接触，以裂化其中的所述烃的一部分，以生产包含废物衍生的烯烃、第一催化剂和第二催化剂的第二反应器系统流出物；分离所述第二反应器系统流出物以回收(i)废第一催化剂和废第二催化剂的混合物，和(ii)包含所述废物衍生的烯烃的第二反应器系统产物物流；和将(i)所述废第一催化剂和所述废第二催化剂的所述混合物和(ii)包含所述废第一催化剂的第一分离流出物中的每一种进给至所述催化剂再生器。17.一种生产用于生产真正循环聚合物的原材料的方法，所述方法包括：在包括第一级反应器和第二级反应器的第一反应器系统中加工废弃聚合物混合物，所述废弃聚合物混合物的所述加工包括：将所述废弃聚合物混合物进给至所述第一级反应器以热解其中的聚合物并回收热解的流出物；将废物衍生的塑料热解油和催化剂混合物进给至所述第二级反应器中以裂化其中的烃并回收包含经裂化的烃的流出物；将来自所述第一级反应器的所述经热解的流出物和来自所述第二级反应器的所述流出物进给至第一分馏系统，以将所述流出物分离成两种或更多种废物衍生的烃流，所述两种或更多种废物衍生的烃流包含所述废物衍生的塑料热解油和一种或多种废物衍生的烯烃馏分；在第二反应器系统中用所述催化剂混合物加工化石基原料；从公共催化剂再生器中向所述第一反应器系统和所述第二反应器系统中的每一个供应所述催化剂混合物；从所述第二反应器系统中回收包含化石基烃产物的流出物；将包含所述化石基烃产物的所述流出物进给至第二分馏系统；和将来自所述第一反应器系统和所述第二反应器系统中的每一个的废催化剂返回到所述公共催化剂再生器。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述催化剂混合物包含第一催化剂和第二催化剂，并且其中所述第二级反应器是催化剂浓缩反应器系统，其中所述方法包括：回收包含所述催化剂混合物和所述经裂化的烃的第二级反应器流出物；分离所述第二级反应器流出物以生产包含所述第一催化剂、所述经裂化的烃的第一物流和包含所述第二催化剂的第二物流；分离所述第一物流以回收(i)废催化剂和(ii)进给至所述第一分馏系统的所述第二级反应器流出物；和将所述第二物流进给至所述第二级反应器，从而将在所述第二反应器内循环的所述第二催化剂浓缩至大于从所述再生器接收的所述催化剂混合物的浓度。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述废弃聚合物热解油源自：选自由聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚醚砜、聚碳酸酯、聚苯并咪唑、聚乳酸、尼龙、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯(ABS)聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)组成的组的一种或多种热塑性塑料；由单体形成的一种或多种热固性材料，所述单体包括丙烯酸树脂、聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、聚氨酯、脲和异氰酸酯中的一种或多种；和选自由聚丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、苯乙烯
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丁二烯、腈和乙烯乙酸乙烯酯组成的组的
一种或多种不饱和或饱和的弹性体，或者其中所述废弃聚合物进料或废弃聚合物混合物包含：选自由聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚醚砜、聚碳酸酯、聚苯并咪唑、聚乳酸、尼龙、丙烯腈
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【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆，
申请(专利权)人：鲁姆斯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：